NO319117B1 - Fremgangsmate for flotasjon av forstyrrende stoffer fra en vandig fiberstoffsuspensjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for flotasjon av forstyrrende stoffer fra en vandig fiberstoffsuspensjon som angitt i innledningen til patentkrav 1.

Fremgangsmåter av denne type anvendes for utskilling av i det minste en del av de deri suspenderte forstyrrende stoffpartikler fra en fiberstoffholdig fiberstoffsuspensjon. Som kjent dannes det ved en flotasjon et skum eller en flyteslam som inneholder de stoffer som skal utskilles. Et typisk anvendelsestilfelle av en slik fremgangsmåte er oppbered-ningen av en av med trykk forsynt brukt papir tilveiebragt vandig fiberstoffsuspensjon, hvor trykkfargepartiklene allerede er løst fra fiberne, slik at de kan flotteres ut. Den her beskrevne flotasjonsprosess utnytter forskjellene mellom fiberstoff og uønskede faststoffpartikler på en slik måte at fiberstoffet forblir i fiberstoffsuspensjonen som følge av sin hydrofili, men de nevnte faststoffpartikler er hydrofobe og derfor havner i skummet sammen med luftboblene. I tillegg til trykkfargepartikler finnes det også et stort antall ytterligere stoffer som er hydrofobe og som derfor kan skilles fra fiberstoffet ved hjelp av flotasjon. Slike stoffer er ssærlig klebemidler, fine kunstoffpartikler og eventuelt også harpikser. Når fiberne skilles fra forurensninger ved hjelp av flotasjonen, dvs. at ikke alle faststoffpartikler skal utsorteres, taler man om selektiv flotasjon. Det likeledes benyttede begrep "Flotationdeinking" anvendes som regel ikke bare for fjerningen av trykkfargepartikler (ink = trykkfarge), men anvendes også generelt for den selektive flottering av forurensninger fra fiberstoffsuspensjoner.

Teknikkens stand med hensyn til flotasjonsmetoder for fiberstoffsuspensjoner er allerede høyt utviklet. Det finnes løsninger som egner seg for fjerning av en stor del av faststoffpartiklene ved hjelp av flotasjon.

I EP 0 798 416 Al beskrives en flotasjonsprosess for en fiberstoffholdig suspensjon. Denne blir blandet med en gass, for eksempel luft, og ført direkte inn i en allerede i en flotasjonsbeholder forhåndenværende suspensjon. Faststoffet som skal skilles ut fra suspensjonen går inn i flotasjonsskurnmet under påvirkning av luftboblene. For bedring av prosessen foreslås det i denne publikasjon å tilføre en væske, som eksempelvis kan være vann med eller uten kjemikalier, på en helt spesiell måte til det dannede flotasjonsskum.

Da flotasjonsanlegg er relativt dyre i fremstilling og i drift er det et forståelig mål å tilstrebe en ytterligere bedring av virkningen eller å redusere det nødvendige oppbud for oppnåelsen av slike resultater.

En hensikt med opprinnelsen er derfor å tilveiebringe en fltotasjonsmetode hvormed gode renseresultater kan oppnås på en samtidig lite apparatkrevende og driftskrevende måte.

Denne hensikt oppnås med de i patentkrav 1 angitte trekk.

Foretrukne trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de medfølgende uselvstendige kravene 2 til 13.

Ved hjelp av den nye fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjøres en optimal utnyttelse av de anvendte midler. Særlig kan den for flotteringen benyttede gass, særlig luft, utnyttes på en optimal måte. Den ikke luftede fiberstoffsuspensjon tilsettes direkte i det oppstigende skum eller på et sted hvorfra den med en gang går inn i skummet, i en retning mot skummets stigeretning. Suspensjonen treffer altså en allerede tilformet luftboblemasse med mellom boblene forhåndenværende væskekanaler, hvor suspensjonen kan synke. Dermed oppnås optimal kontakt med bobleoverflatene. Videre er det fordelaktig at man på denne måten kan realisere motstrømprinsippet. Det vil si at den "mest smussige" suspensjon får kontakt med de allerede sterkt ladede luftbobler og blir stadig renere på sin vei nedover, idet også de herunder truffede luftbobler vil bære mindre smussfrakt.

Oppfinnelsen og dens fordeler skal belyses nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 skjematisk viser en gjennomføring av den nye fremgangsmåte i en flotasjonskolonne, fig. 2 skjemtisk viser gjennomføringen av fremgangsmåten ved hjelp av en rørcelle, og fig. 3 skjematisk viser en gjennomføring av fremgangsmåten ved hjelp av en flotasjonssyklon. I fig. 1 er flotasjonsprosessen realisert som kolonneflotasjon, hvor det i hovedsaken tilveiebringes vertikale strømninger. De ved tilsetting av gass G, eksempelvis i porøse rør i flotasjonscellens bunnområde dannede gassbobler 1, av hvilke bare noen få er vist i sterkt overdreven størrelse, stiger opp fra væskesjiktet 3 mot tyngdekraften. I prinsippet kan tyngdekraftfeltet være jordgravitasjonen eller det kan i andre utførelsesformer være forsterket ved hjelp av sentrifugalkrefter (i slike tilfeller vil "oppover" bety det samme som "motsatt rettet kraftfeltet"). De oppstigende luftbobler samler seg over væskesjiktet 3 i skummet 2.1 dette skummet innføres fiberstoffsuspensjonen S gjennom en tilførselsledning 4 og suspensjonen vil synke, mot skummets stigeretning. Som følge av dette store antall luftbobler vil den nedadrettede strømning oppdeles på en meget findelt måte slik at det oppstår en tilsvarende stor sannsynlighet for avleiring av de forstyrrende stoffer på luftboblene. Ifølge vanlig definisjon har skummet et gassinnhold på minst 50 volum-%. Som følge av suspensjonstilførselen vil luftandelen synke lokalt i tilførselsledningens 4 innløpsområde. Luftinnholdet kan således øke i retning mot skummets stigeretning. Ved en flotasjon i et normalt jordtyngdekraftfelt betyr dette: under suspensjonsinnløpet ligger en sone med skum med høyere luftinnhold. Deretter følger via en mer eller mindre beveget skilleflate 5 en overgang fra skummet 2 til væskesjiktet 3 for den luftede suspensjon, som har et mindre luftinnhold. En luftet suspensjon er en gass-i-væske-dispersjon og skum er en væske-i-gass-dispersjon. I den skjematiske figur er tilførselsledningen 4 bare antydet. I en teknisk utførelse utføres tilførselslinjen slik at det oppnås en mest mulig jevn fordeling av den innførte fiberstoffsuspensjon S. Etter rensingen samler fiberstoffsuspensjonen seg i væskesjiktet 3 og kan tas ut som aksept S\ Mellom væskesjiktet 3 og skummet 2 er det en skilleflate 5. Den luftede suspensjon vil som følge av sin tetthet og væskehøyde bygge opp et statisk trykk som må opptas i akseptets S' utløp. Det i utløpet virkende mottrykk vil være bestemmende for skilleflatens 5 stilling. En forbeholder 7 med innstillbart nivå kan her være nyttig.

Skummet 2 strømmer videre opp fordi tilførselsledningen 4 og går sammen med de til skummet bundede stoffer ut som flotasjonsskum R. Det er ikke alltid nødvendig, men vil kunne være fordelaktig å tilføre vaskevann W i skummet 2, fordi man derved unngår eventuelle fibertap eller i det minste kan redusere disse.

Fig. 2 viser hvordan en for flotasjonsformål kjent rørcelle kan varieres slik at det blir mulig å gjennomføre den nye fremgangsmåt i den. Avgjørende er at et tilførselssted 4' anbringes slik at fiberstoffsuspensjonen S kan innføres jevnt i rørcellen, i det minste i en del av skummet 2.1 det her viste utførelseseksempel er tilførselsstedet 4' plassert over den øvre skumgrense. Således vil den tilførte fiberstoffsuspensjon S strømme gjennom hele skumsjiktet, hvilket betyr en særlig god utnyttelse av det prinsipp som benyttes ifølge oppfinnelsen. Skummet 2 strømmer sideveis ut over et skumoverløp 7.1 noen tilfeller vil det kunne være fordelaktig å ikke utnytte hele skumoverflaten for tilføring av suspensjon, men å friholde et område i nærheten av overløpet 7. Man kan da unngå stofftap, dersom man lykkes i å tilbakespyle de utilsiktet medførte fibre i det under-liggende skum i dette frie område. Et turbulentrør 6 munner i væskesjiktet 3 under skilleflaten 5 og er egnet til å danne en blanding av suspensjon og gassbobler som går inn i væskesjiktet. Disse gassbobler stiger gjennom væskesjiktet 3 og blir til skum. Som turbulensrør 6 kan det eventuelt anordnes en annen, fra vanlige flotasjonsceller kjent byggedel. En slik byggedel kan eksempelvis ha en injektor og en turbulensrfembringer, slik at den tilstrømmende væske tilsettes gass G i røret. Hensiktsmessig kan den gass G som benyttes for dannelse av gassboblene tas fra cellevolumet over skummet 2, fordi det derved oppnås en gass-sirkulasjon. Som væske for tilsetting i turbulensrøret 6 kan det særlig fordelaktig anvendes en delstrøm Sl av akseptet S'.

Fig. 3 viser nok en mulighet for teknisk realisering av oppfinnelsen. Som allerede nevnt kan en flotasjonsmetode forbedres ved at det ved hjelp av sentrifugalkrefter tilveiebringes et kraftfelt hvor gassboblene vil ha en høyere stigetendens enn ved en flotasjon under påvirkning av jordgravitasjonen. Et eksempel på dette er flotasjonssykloner. Det som skjer i en flotasjonssyklon er vist skjematisk i fig. 3. Den i syklonen for hånden-værende suspensjon settes i en rotasjonsbevegelse ved hjelp av egnede midler. Slike midler kan eksempelvis være et røreverk, et tangensialinnløp for luft eller for suspensjonen, eller et tangensialutløp for akseptet. I det her viste tilfelle blir det på det ønskede sted, altså der hvor skummet 2 befinner seg under drift, innført en suspensjon S gjennom en tilførselsledning 4, eksempelvis i form av et dyserør, og det tilveiebringes en tangensialstrømning ved at det er anordnet tilsvarende innstrømningshull. Flotasjonen som sådan vil så foregå på lignende måte som beskrevet foran i forbindelse med fig. I og 2. Riktignok har kraftfeltet en mer eller mindre sterk, radielt rettet komponent, slik at boblenes stigeretning innstiller seg utenfra og innover. Denne radialtransport av gassbobler og suspensjon overlagres av aksialtransporten T i retning mot utløpsåpningene for akseptet S' og flotasjonsskummet R. Gasstilførselen skjer ved hjelp av en luftkasse 9 rundt syklonen. Luftkassen står i forbindelse med syklonen gjennom en luftgjennomslippende vegg 8. Oppstillingen av flotasjonssyklonen kan også være omvendt, altså at utløpene ligger øverst eller er liggende eller skråstilte.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for flotering av forstyrrende stoffer fra en vandig fiberstoffsuspensjon (S), hvor gassboblene (1) tilveiebringes i en væske, det ved hjelp av gassboblene (1) dannes et mot tyngdekraftfeltet stigende skum (2), de forstyrrende stoffer avleires på gassboblene (1) og de forstyrrende stoffer sammen med gassboblene (1) føres vekk i et flotasjonsskum (2), karakterisert ved at fiberstoffsuspensjonen (S) tilføres skummet (2), føres gjennom dette mot skummets (2) stigeretning, med avgiving av de forstyrrende stoffer til skummet (2), og så føres ut i renset form som aksept (S').

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassboblene (1) tilveiebringes i et under skummet (2) forhåndenværende væskesjikt (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at gassboblene (1) i hovedsaken er luftbobler.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at gassboblene (1) er fylt med en gass (G) som er lettere enn luft.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at gassboblen (1) er fylt med en gass (G) som er tyngre enn luft.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at skillingen gjennomføres i et tyngdekraftfelt som ved hjelp av sentrifugalkrefter er større enn jordgravitasjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at skillingen gjennomføres i en flotasjonssyklon.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at den til skummet (2) tilførte fiberstoffsuspensjon (S) på forhånd blandes med luft.

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at den til skummet (2) tilførte fiberstoffsuspensjon (S) på forhånd ikke blandes med luft.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at skummet (2) blandes med vann (W) over tilførelsesstedet for fiberstoffsuspensjonen (S).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at vannet (W) er klaret returvann med et fiberstoffinnhold som maksimalt utgjør 20% av fiberstofifnnholdet i fiberstoffsuspensjonen (S).

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at skummet (2) under oppstigingen føres gjennom strømningsvirksomme innbygninger.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at de strømningsvirkende innbygninger er hullplater.